Bilinen ilk Ay takvimi, Fransa'nın güney batısındaki Lascaux bölgesindeki mağaralarda bulunmuştur ve M.Ö. 15.000li yıllara tarihlenmiştir. Mağaradaki Ay takvimi çizimleri, Ay'ın neredeyse bir ay süren döngüsünün yarısını betimleyen bu çizimde, Ay'ın farklı evrelerinin ardından bir boşluk bulunmaktadır. Muhtemelen bu boşluk, açık bir gök yüzünü simgelemektedir.
Ay takvimi, bir yılın aylarını tanımlar. Ay takvimine göre bir ay, 29.530588 gündür ve Ay'ın evrelerini temel alır. Ay takviminde aylar, birbirini takip eden 29 ve 30 günden oluşur. Belirli aralıklarla bazı aylara fazladan bir gün eklenir.
Ay takvimi uzun yıllar boyunca Dünya'nın çeşitli yerlerinde özellikle dînî gözlemleme için kullanılırdı. Konu tarım olunca Ay takvimi, özellikle çiftçiler için kafa karıştırıcıdır zira Ay takvimi, hava sıcaklıklarındaki, günışığı süresindeki, bitkilerin büyümesindeki, hayvanların göç etmesindeki ve çitfleşmesindeki mevsimsel değişiklikleri dikkate almaz. Ay takvimi, Güneş takvimini 12 aya bölmesine rağmen Güneş takvimine göre 365 gün olan bir yıl, Ay takviminde bundan 10.88 gün daha kısadır.
Antik Yunan'da bir Gök Bilimcisi olan ve M.Ö. 5. yüzyılda yaşamış olan Atinalı Meton, M.Ö. 432 yılında 19 Güneş yılının, Ay takvimine göre 234.997 ay olduğunu keşfetti. Bunun üzerine Ay çevrimi (Metonic cycle) adı verilen ve 19 yıl süren bir döngü kullanılmaya başlandı. Bu döngüde üçüncü, beşinci, sekizinci, on birinci, on üçüncü, on altıncı ve on dokuzuncu yıllarda on üç ay, diğer yıllarda ise on iki ay kullanıldı.